FPSO水下檢測(cè)技術(shù)

楊貴強(qiáng)

(中海油能源發(fā)展股份有限公司 采油服務(wù)分公司,天津 300452)

摘要：結(jié)合實(shí)際介紹FPSO檢測(cè)的概念，分析說(shuō)明檢測(cè)的目的，詳述FPSO常規(guī)水下檢測(cè)的內(nèi)容，總結(jié)對(duì)比各種常用檢測(cè)技術(shù)，分析檢測(cè)中容易發(fā)現(xiàn)的缺陷和缺陷可能形成的原因。

關(guān)鍵詞：潛水；水下檢測(cè)；ACFM；FPSO

DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2015.05.019

中圖分類(lèi)號(hào)：U674.38;p754

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-7953(2015)05-0065-04

收稿日期：2015-07-30

作者簡(jiǎn)介：第一楊貴強(qiáng)(1971-)，男，學(xué)士，高級(jí)工程師

Abstract:The concept and purpose of FPSO underwater detection is explained. The contents of routine underwater inspection FPSO are elaborated. A variety of common detection techniques are analyzed comparatively. The defects which can be easily found in the underwater detection is introduced, and the causes of these defects are analyzed.

修回日期：2015-09-01

資助項(xiàng)目：工信部項(xiàng)目(E-J215A002)

研究方向:海洋工程

E-mail:yanggq@cnooc.com.cn

FPSO在服役地點(diǎn)一般停留時(shí)間在10年以上，不能像油船一樣定期進(jìn)塢維修，而且巨大的外殼增加了風(fēng)、浪、流及冰的作用面積，局部結(jié)構(gòu)損壞有可能導(dǎo)致設(shè)施的整體失效。所以應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行定期或不定期的檢測(cè)，隨時(shí)掌握FPSO結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)。

根據(jù)船級(jí)社檢驗(yàn)計(jì)劃，F(xiàn)PSO水下檢測(cè)(或水檢代替塢檢)的周期通常為5年一次。這項(xiàng)工作的開(kāi)展，首先是全面完整地收集設(shè)計(jì)、建造、安裝時(shí)的原始資料和使用過(guò)程中的損壞記錄。對(duì)所收集的資料進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)上依據(jù)具體的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、參照國(guó)際慣例和檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，編制出中長(zhǎng)期檢測(cè)大綱和年度檢測(cè)計(jì)劃。據(jù)此制定實(shí)施作業(yè)方案，做施工準(zhǔn)備[1]。

1Ⅰ類(lèi)檢測(cè)

指由潛水員攜帶水下錄像系統(tǒng)，對(duì)水下結(jié)構(gòu)進(jìn)行一般性外觀檢查。外觀檢查是最基本的檢查，要借助測(cè)量工具、照明燈光，必要時(shí)要打磨清理。潛水員在水下辨別方向很困難，要想完成對(duì)船體外板100%外觀檢驗(yàn)，必須采取一些參照物。系船底索是比較好的方法，潛水員可以比較容易借助船底索移動(dòng)。從FPSO船艉開(kāi)始，沿船底索從一舷到另一舷進(jìn)行檢查，然后按2 m的間距沿船底索向船首逐步移動(dòng)，直到檢查完畢[2]。

2Ⅱ類(lèi)檢測(cè)

Ⅱ類(lèi)檢測(cè)是詳細(xì)的外觀檢查，需要進(jìn)行相應(yīng)的清理，并測(cè)量缺陷尺寸、陽(yáng)極消耗量、海生物厚度及覆蓋率等。Ⅱ類(lèi)檢測(cè)是定量描述階段，根據(jù)需要附圖或照片說(shuō)明。

2.1機(jī)械性損傷檢查

Ⅱ類(lèi)機(jī)械性損傷檢查是針對(duì)Ⅰ類(lèi)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的有機(jī)械性損傷結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量記錄，對(duì)檢查中發(fā)現(xiàn)的局部小凹陷、小變形等要詳細(xì)、清楚地描述。對(duì)于有明顯凹陷(凹陷深度超過(guò)結(jié)構(gòu)直徑2%或結(jié)構(gòu)厚度)，除測(cè)量凹陷的形狀外，還要附加直線性測(cè)量。對(duì)于損傷嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)，需要附照片或錄像加以說(shuō)明。

2.2結(jié)構(gòu)腐蝕檢查

水下結(jié)構(gòu)腐蝕是重點(diǎn)檢查項(xiàng)目。Ⅱ類(lèi)腐蝕檢測(cè)的選擇一是Ⅰ類(lèi)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的重點(diǎn)腐蝕部位，二是檢測(cè)計(jì)劃中規(guī)定的特定部位。測(cè)點(diǎn)的選擇要有代表性、類(lèi)比性和規(guī)律性。腐蝕檢查分為一般性腐蝕和斑點(diǎn)性腐蝕兩種檢查方法。對(duì)于一般性腐蝕的檢查，在發(fā)現(xiàn)大面積銹蝕的部位要測(cè)厚和加密點(diǎn)測(cè)電位，以確定腐蝕的減少量，剩余量以及結(jié)構(gòu)受保護(hù)的程度。對(duì)于嚴(yán)重的斑點(diǎn)性腐蝕，除現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量小孔的深度、直徑、分布率以外，還要用印模的方法對(duì)斑點(diǎn)腐蝕做進(jìn)一步室內(nèi)檢查測(cè)量，以取得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。一般發(fā)生局部輕微腐蝕是正常的現(xiàn)象，但要注意局部點(diǎn)蝕很容易造成船體泄漏。對(duì)于大面積嚴(yán)重的腐蝕應(yīng)采取必要的措施。

2.3海生物檢查

海生物除了增加FPSO的自重，降低載重量外，還對(duì)FPSO船體的性能有很大影響。Ⅱ類(lèi)海生物檢查需要對(duì)結(jié)構(gòu)在不同水深的海生物分別檢測(cè)，區(qū)別硬質(zhì)和軟質(zhì)的比率，確定海生物的厚度、面積范圍、覆蓋率，分辨海生物的性質(zhì)以及確定海生物的類(lèi)型。硬質(zhì)海生物的測(cè)量要選擇離焊道50 cm以外的部位。測(cè)量的面積以50 cm×50 cm為參考。用尺子等測(cè)量工具直接測(cè)量。對(duì)軟質(zhì)海生物的厚度測(cè)量，在頂流的部位或潛水員用手輕輕地按下去使海生物貼在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行測(cè)量。Ⅱ類(lèi)海生物檢查要在結(jié)構(gòu)清理之前測(cè)量。測(cè)點(diǎn)選擇要有歷年相同的部位，以便比較和評(píng)估，對(duì)錄像的部位一定要做好標(biāo)識(shí)，例如標(biāo)明結(jié)構(gòu)名稱、方位、測(cè)點(diǎn)編號(hào)、檢查日期等。

2.4犧牲陽(yáng)極塊的檢查

II類(lèi)陽(yáng)極塊的檢查數(shù)量及位置是由I類(lèi)檢測(cè)結(jié)果和檢測(cè)計(jì)劃中選擇的塊數(shù)及位置確定的，犧牲陽(yáng)極塊的詳細(xì)檢查主要是為了了解陽(yáng)極塊的工作情況。內(nèi)容主要包括：陽(yáng)極塊是否仍然完好地固定在結(jié)構(gòu)上，陽(yáng)極有無(wú)破碎、脫落以及固定陽(yáng)極塊的支架是否完好；測(cè)量陽(yáng)極塊的剩余周長(zhǎng)和長(zhǎng)度，以確定陽(yáng)極塊消耗情況；陽(yáng)極塊外觀檢查，確定腐蝕范圍，白色覆蓋程度以及點(diǎn)狀腐蝕深度。

2.5基礎(chǔ)沖刷檢查

針對(duì)系泊系統(tǒng)，進(jìn)行Ⅱ類(lèi)基礎(chǔ)沖刷檢查，內(nèi)容包括：樁基周?chē)鷽_刷/淤泥的深度和擴(kuò)展范圍；海床特別是沖刷/淤泥處的土質(zhì)情況；結(jié)構(gòu)外圍的沖刷/淤積以及掉落或沉淀物的情況。

3Ⅲ類(lèi)檢測(cè)

Ⅲ類(lèi)檢測(cè)主要是水下無(wú)損檢測(cè)，包括水下磁粉探傷、ACFM和X射線探傷、超聲波探傷、腐蝕電位測(cè)量和壁厚測(cè)量。在結(jié)構(gòu)方面主要是針對(duì)焊接部位的裂紋檢測(cè)。無(wú)損探傷(NDT)檢查時(shí)，探傷人員要按程序操作，操作人員所使用的儀器設(shè)備都要有資格或合格證書(shū)，以保證測(cè)量精度和取得可靠的結(jié)果。

3.1磁粉探傷MPI 與ACFM的分析比較

1)更可靠的裂紋檢測(cè)結(jié)果，靈敏度更高。ACFM不需要校準(zhǔn)就可以測(cè)定裂紋尺寸，如裂紋長(zhǎng)度和深度。傳統(tǒng)水下磁粉探傷儀只能給出定性檢測(cè)結(jié)果，不能確定裂紋深度，不能有效評(píng)價(jià)裂紋的重要性。

2)ACFM能穿透金屬和非金屬涂層檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)不需要清除涂層。使用手持探頭可以快速在水下探傷，掃描速度更快、更經(jīng)濟(jì)，可以大大減少操作失誤，在粗糙表面檢測(cè)中獲得廣泛應(yīng)用。

3)ACFM通過(guò)電腦實(shí)現(xiàn)軟件化操作，可以自動(dòng)保存數(shù)據(jù)，隨時(shí)重放檢測(cè)數(shù)據(jù)。

4)ACFM可以配備各種水下探頭，檢測(cè)范圍寬，可以在水下磁粉探傷儀檢測(cè)不到的位置進(jìn)行檢測(cè)(由于檢測(cè)結(jié)構(gòu)物的幾何形狀，水下磁粉探傷儀探頭無(wú)法進(jìn)入而產(chǎn)生檢測(cè)盲區(qū))。

鑒于以上原因ACFM已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的水下磁粉探傷，成為裂紋檢測(cè)的首選技術(shù)。

3.2電位測(cè)量

電位測(cè)量是一種用來(lái)檢查水下結(jié)構(gòu)腐蝕保護(hù)程度的簡(jiǎn)單方法。電位測(cè)量的原理很簡(jiǎn)單，通過(guò)電壓表測(cè)量結(jié)構(gòu)的電位電壓，電位讀數(shù)可以說(shuō)明結(jié)構(gòu)是否在設(shè)計(jì)的腐蝕保護(hù)狀態(tài)下。需要做電位測(cè)量的部位有：檢測(cè)計(jì)劃中規(guī)定的有代表性的結(jié)構(gòu)和陽(yáng)極塊；水下結(jié)構(gòu)腐蝕嚴(yán)重的地方；立管和樁基部位；消耗異常的陽(yáng)極及附近結(jié)構(gòu)。

3.3超聲波測(cè)厚

超聲波測(cè)厚可以很直觀地反映結(jié)構(gòu)腐蝕或磨損情況。在結(jié)構(gòu)或管線達(dá)到腐蝕極限前采取措施，避免損失。目前水下超聲波測(cè)厚和水上測(cè)厚原理基本相同，但不需要將結(jié)構(gòu)的涂層清除也可準(zhǔn)確測(cè)量出數(shù)據(jù)，誤差小，而且在水面和水下都可以看到數(shù)據(jù)。

3.4Ⅲ類(lèi)檢測(cè)的測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)

測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)主要是依靠個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)家判斷，測(cè)點(diǎn)的優(yōu)劣取決于人員的經(jīng)驗(yàn)。一般情況從下列方面考慮測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)：用于檢查影響安全的一般性缺陷和重要缺陷；修理區(qū)域的測(cè)點(diǎn)選擇；施工過(guò)程中容易損傷的區(qū)域；高應(yīng)力區(qū)；周期性震動(dòng)作用的區(qū)域；重要焊縫；切除或開(kāi)孔部位；結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；有腐蝕的區(qū)域、涂層保護(hù)區(qū)和懷疑有腐蝕的地方；機(jī)械性損傷區(qū)域和特殊部位；海生物生長(zhǎng)多的區(qū)域。根據(jù)結(jié)構(gòu)物的具體情況和不同的檢測(cè)目的，按這些容易發(fā)生問(wèn)題的區(qū)域或部位布置測(cè)點(diǎn)[3]。

4水下錄像和水下拍照

水下錄像和水下拍照是檢測(cè)的輔助手段。水下攝像技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得很成熟，攝像頭安裝于潛水員頭盔上，配有水下照明系統(tǒng)和水上錄像系統(tǒng)。潛水監(jiān)督可以通過(guò)水面監(jiān)視器監(jiān)督和指導(dǎo)潛水員的工作。水下錄像可以提供真實(shí)的第一手資料。在水下能見(jiàn)度低的情況下，應(yīng)采取增加照明、使用清水袋、渾水錄像系統(tǒng)等措施，保證錄像的效果。錄像應(yīng)同時(shí)進(jìn)行通訊錄音和鍵盤(pán)輸入錄像內(nèi)容。錄像是對(duì)檢測(cè)結(jié)果的說(shuō)明，可以直觀地反映結(jié)構(gòu)狀態(tài)。水下拍照是利用水下照相機(jī)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行拍照。水下拍照難度很大，效果很難保證，效果往往不如截取錄像畫(huà)面。所以不建議使用水下拍照[4]。

5檢驗(yàn)常見(jiàn)缺陷和原因

常見(jiàn)缺陷及原因見(jiàn)表1。

表1　檢驗(yàn)中常見(jiàn)的缺陷和原因

參考文獻(xiàn)

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Underwater Detection Technology of FPSO

YANG Gui-qiang

(CNOOC Energy Technology & Services-Oil Production Services Co.,Tianjin 300452, China)

Key words: diving; underwater detection; ACFM; FPSO